高中物理 第二章 交變電流 第二節(jié) 交變電流的描述分層訓練 粵教版選修32

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1、 第二節(jié) 交變電流的描述 A級　抓基礎(chǔ) 1．下列各物理量中，對線圈上產(chǎn)生的交流電動勢不產(chǎn)生影響的是(　　) A．勻強磁場的磁感應(yīng)強度　　 B．線圈的總電阻 C．線圈的轉(zhuǎn)速 D．線圈的匝數(shù) 解析：Em＝NBSω，e＝Emsin ωt，與B、S、ω、N有關(guān)． 答案：B 2．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖甲所示，則以下說法正確的是(　　) 圖甲　　　　　　　圖乙 A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直 B．t＝0.01 s時刻，Φ的變化率最大 C．t＝0.02 s時刻，感應(yīng)電動勢達到最大值 D．該線圈

2、產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象如圖乙所示 解析：由甲圖知t＝0時刻磁通量最大，線圈平面應(yīng)在中性面位置，A錯誤；t＝0.01 s時刻，磁通量等于零，但Φ的變化率最大，B正確；t＝0.02 s時刻，磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，C錯誤；由甲圖知交流電動勢的圖象應(yīng)為正弦圖象，D錯誤． 答案：B 3.如圖所示，處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直．在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合，線圈的cd邊離開紙面向外運動．若規(guī)定a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正方向，則下圖能反映線圈感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是(　　) 解

3、析：在t＝0時刻，線圈平面與紙面重合，即此時磁通量為零，磁通量變化率最大，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故感應(yīng)電流最大，根據(jù)右手定則，可知電流方向為a→b→c→d→a，所以選C. 答案：C 4．(多選)線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電的瞬時電動勢為e＝10sin 20πt (V)，則下列說法正確的是(　　) A．t＝0時，線圈平面位于中性面 B．t＝0時，穿過線圈的磁通量最大 C．t＝0時，導線切割磁感線的有效速度最大 D．t＝0.4 s時，e達到峰值10 V 解析：根據(jù)交流電動勢的瞬時值表達式可判斷題目所給的交流電為正弦式交變電流，當t＝0時，e＝0，所以此時磁通量的變化率為零，導

4、線切割磁感線的有效速度為零，但此時穿過線圈的磁通量最大，線圈平面位于中性面，所以A、B正確，C錯誤；當t＝0.4 s時，e＝10sin 20πt (V)＝10sin 8π (V)＝0，所以D錯誤． 答案：AB 5．(多選)如圖所示，形狀或轉(zhuǎn)軸位置不同，但面積均為S的單匝線圈處在同一個磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以相同的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，從圖示的位置開始計時，則下列說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電動勢最大值相同 B．感應(yīng)電動勢瞬時值不同 C．感應(yīng)電動勢最大值、瞬時值都不同 D．感應(yīng)電動勢最大值、瞬時值都相同 解析：根據(jù)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生可知，只要導線框是繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動，感應(yīng)

5、電動勢的最大值都相同；由于導體框都是從中性面開始計時，則感應(yīng)電動勢的表達式均為：e＝Emsinωt，故說明四個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值及瞬時值均相同，故AD正確，BC錯誤． 答案：AD B級　提能力 6.(多選)如圖所示，一正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．沿著OO′觀察，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動．已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則當線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(　　) A．線圈中感應(yīng)電流的方向為abcda B．線圈中的感應(yīng)電流為 C．穿過線圈的磁通量為0 D．穿過線圈的磁通量的變化率最大 解析：圖示位

6、置為垂直于中性面的位置，此時通過線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流也最大，I＝＝，由右手定則可判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向為adcba. 答案：BCD 7．如圖所示，矩形線圈abcd，已知ab為L1，ad為L2，在磁感強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω(從圖中位置開始)勻速轉(zhuǎn)動，則線圈中感應(yīng)電動勢的大小為(　　) A．BL1L2ωsin ωt　　　 B．BL1L2ωcos ωt C．BL1L2ωsin ωt D．BL1L2ωcos ωt 解析：線圈經(jīng)過時間t時，轉(zhuǎn)過角度θ，這時ab、cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢eab＝BL1vsin θ，ecd＝BL1vs

7、in θ，bc，ad邊不切割磁感線不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故線圈中的感應(yīng)電動勢為e＝eab＋Ecd＝2BL1vsin θ＝2BL1L2ωsin ωt＝BL1L2ωsin ωt，故正確選項應(yīng)為C. 答案：C 8．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時(　　) A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流 B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢 C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是a→b→c→d D．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時cd邊受到的安培力

8、 解析：無論是繞P1轉(zhuǎn)動還是繞P2轉(zhuǎn)動，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢都為最大值Em＝nBSω，由歐姆定律可知此時I相等，A對，B錯；由右手定則可知線圈中電流方向為a→d→c→b→a，故C錯；cd邊所受的安培力F＝BLcdI，故F一樣大，D錯． 答案：A 9.如圖所示，一個矩形線圈在勻強磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直．線圈匝數(shù)n＝50，電阻r＝1 Ω，長L1＝5 cm，寬L2＝4 cm，角速度ω＝100 rad/s，磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.2 T．線圈兩端外接電阻R＝9 Ω的用電器和一個交流電流表．求： (1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢； (2)瞬時感應(yīng)電動勢的表達

9、式． 解析：(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值表達式為Em＝nBSω＝500.25410－4100 V＝2.0 V (2)瞬時感應(yīng)電動勢的表達式e＝Emsinωt＝2sin 100t (V) 答案：(1)2.0 V　(2)e＝2sin100t (V) 10．在磁感應(yīng)強度為1 T的勻強磁場中有一匝數(shù)為10 匝的矩形線圈ABCD，如圖所示，其繞OO′軸以線圈的轉(zhuǎn)速n＝ r/s勻速轉(zhuǎn)動．AB＝20 cm，BC＝25 cm，線框總電阻為r＝1 Ω，定值電阻阻值為R＝9 Ω，從圖示位置開始計時． (1)寫出t時刻線圈中的感應(yīng)電動勢e； (2)線框轉(zhuǎn)過30，R上流過的電荷量為多少？

10、 (3)當轉(zhuǎn)過30時，磁通量變化率為多少？ 解析：(1)線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝2πn＝100 rad/s，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em＝nBSω＝1010.20.25100 V＝50 V， 故t時刻感應(yīng)電動勢e＝50cos 100t(V)． (2)轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E＝，形成的感應(yīng)電流I＝，故流過的電荷量q＝It＝n＝0.025 C. (3)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達式：e＝50cos 100t(V)，當轉(zhuǎn)過30時瞬時感應(yīng)電動勢e＝25 V，根據(jù)n＝e可得＝＝ Wb/s＝ Wb/s. 答案：(1)e＝50cos 100t(V)　(2)0.025 C (3) Wb/s 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375